机械工程学报

作者：曾念寅, 宋丹丹, 李寒, 闫成, 尤延铖

单位：厦门大学航空航天学院 厦门 361005

关键词：涡轮盘,结构优化,Isight平台,减重,改进鲸鱼优化算法；

基金：国家自然科学基金（62073271，52005421）、中央高校基本科研业务费（20720190009）、福建省科技计划对外合作（2019I0003）和福建省自然科学基金（2020J05020）资助项目。

涡轮盘是航空发动机的核心零件，通过智能优化算法对涡轮盘结构进行优化，降低涡轮盘质量，有助于提升推重比。研究并改进了新型鲸鱼优化算法对涡轮盘截面进行结构尺寸优化。改进的鲸鱼优化算法中创新引入差分变异策略，交叉操作和常规变异策略以增强鲸鱼优化算法跳出局部最优解的能力。特别地，以改进的鲸鱼优化算法（Decomposition evolution based whale optimization algorithm，DEWOA）为例对Isight平台进行二次开发，与Isight平台中的五种算法和基本鲸鱼优化算法就八个单目标测试函数进行了对比，在均值和方差等指标验证了改进算法的稳定性和寻优性能。而且，将结合改进鲸鱼优化算法的Isight优化模块组件与有限元分析方法在Isight平台中集成为全自动化优化流程，对航空发动机涡轮盘进行结构优化，并与其他四种算法的涡轮盘结构优化结果进行对比。实验结果表明改进的鲸鱼优化算法对涡轮盘减重达26.09%，超过自适应模拟退火算法减重比2.24%，超过多岛遗传算法减重比5.29%，超过鲸鱼优化算法减重比1.94%，落后于指针自动优化算法减重比0.39%，但改进的鲸鱼优化算法收敛速度更快，达到最优解的代价更小，表明了改进鲸鱼优化算法在工程实际问题上的实用性和通用性。

来源：2021年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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